Analytical model and multiscale simulations of Aβ peptide aggregation in lipid membranes: Towards a unifying description of conformational transitions, oligomerization and membrane damage

Physical Chemistry Chemical Physics

Volumn 15, Issue 23, 2013, Pages 8940-8951

  Pannuzzo, Martina ^a   Milardi, Danilo ^b   Raudino, Antonio ^a   Karttunen, Mikko ^c   La Rosa, Carmelo ^a  

^a UNIVERSITY OF CATANIA   (Italy)

^b CNR   (Italy)

^c UNIVERSITY OF WATERLOO   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

1-PALMITOYL-2-OLEOYLPHOSPHATIDYLCHOLINE; 2 OLEOYL 1 PALMITOYLPHOSPHATIDYLCHOLINE; AMYLOID BETA PROTEIN; AMYLOID BETA PROTEIN[1-40]; PEPTIDE FRAGMENT; PHOSPHATIDYLCHOLINE;

ARTICLE; CELL MEMBRANE; CHEMISTRY; HUMAN; LIPID BILAYER; METABOLISM; MOLECULAR DYNAMICS; PROTEIN SECONDARY STRUCTURE; THERMODYNAMICS;

AMYLOID BETA-PEPTIDES; CELL MEMBRANE; HUMANS; LIPID BILAYERS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; PEPTIDE FRAGMENTS; PHOSPHATIDYLCHOLINES; PROTEIN STRUCTURE, SECONDARY; THERMODYNAMICS;

EID: 84878031436     PISSN: 14639076     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3cp44539a     Document Type: Article

References (89)

1. E. D. Roberson L. Mucke Science 2006 314 781 784
2. D. J. Selkoe Neuron 1991 6 487 498
3. J. Hardy Neurobiol. Aging 2002 23 1073 1074
4. J. A. Hardy G. A. Higgins Science 1992 256 184 185
5. Q. Wang D. M. Walsh M. J. Rowan D. J. Selkoe R. Anwyl J. Neurosci. 2004 24 3370 3378
6. J. L. Garrido J. A. Godoy A. Alvarez M. Bronfman N. C. Inestrosa Faseb. J. 2002 16 1982 1984
7. R. B. Maccioni C. Otth I. I. Concha J. P. Munoz Eur. J. Biochem. 2001 268 1518 1527
8. W. M. Daniels J. Hendricks R. Salie J. J. Taljaard Metab. Brain Dis. 2001 16 175 185
9. N. Arispe H. B. Pollard E. Rojas Ann. N. Y. Acad. Sci. 1994 747 256 266
10. J. L. Price J. C. Morris Ann. Neurol. 1999 45 358 368
11. D. Games D. Adams R. Alessandrini R. Barbour P. Berthelette C. Blackwell T. Carr J. Clemens T. Donaldson F. Gillespie T. Guido S. Hagopian K. Johnson-Wood K. Khan M. Lee P. Leibowitz I. Lieberburg S. Little E. Masliah L. McConlogue et al., Nature 1995 373 523 527
12. R. D. Terry Neurobiol. Aging 2001 22 155 161 153
13. J. D. Harper S. S. Wong C. M. Lieber P. T. Lansbury Chem. Biol. 1997 4 119 125
14. D. M. Walsh A. Lomakin G. B. Benedek M. M. Condron D. B. Teplow J. Biol. Chem. 1997 272 22364 22372
15. D. M. Hartley D. M. Walsh C. P. Ye T. Diehl S. Vasquez P. M. Vassilev D. B. Teplow D. J. J. Selkoe J. Neurosci. 1999 19 8876 8884
16. H. A. Lashuel D. Hartley B. M. Petre T. Walz P. T. Lansbury Jr Nature 2002 418 291 294
17. G. Bitan S. S. Vollers D. B. Teplow J. Biol. Chem. 2003 278 34882 34889
18. M. P. Lambert A. K. Barlow B. A. Chromy C. Edwards R. Freed M. Liosatos T. E. Morgan I. Rozovsky B. Trommer K. L. Viola P. Wals C. Zhang C. E. Finch G. A. Krafft W. L. Klein Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1998 95 6448 6453
19. M. B. Podlisny B. L. Ostaszewski S. L. Squazzo E. H. Koo R. E. Rydell D. B. Teplow D. J. Selkoe J. Biol. Chem. 1995 270 9564 9570
20. M. B. Podlisny D. M. Walsh P. Amarante B. L. Ostaszewski E. R. Stimson J. E. Maggio D. B. Teplow D. J. Selkoe Biochemistry 1998 37 3602 3611
21. C. A. McLean R. A. Cherny F. W. Fraser S. J. Fuller M. J. Smith K. Beyreuther A. I. Bush C. L. Masters Ann. Neurol. 1999 46 860 866
22. C. G. Glabe R. Kayed J. Neurol. 2006 66 S74 S78
23. M. Y. Aksenov M. V. Aksenova D. A. Butterfield K. Hensley C. Vigo-Pelfrey J. M. Carney J. Neurochem. 1996 66 2050 2056
24. R. W. Hepler K. M. Grimm D. D. Nahas R. Breese E. C. Dodson P. Acton P. M. Keller M. Yeager H. Wang P. Shughrue G. Kinney J. G. Joyce Biochemistry 2006 45 15157 15167
25. M. B. Podlisny B. L. Ostaszewski S. L. Squazzo E. H. Koo R. E. Rydell D. B. Teplow D. J. Selkoe J. Biol. Chem. 1995 270 9564 9570
26. C. A. McLean R. A. Cherny F. W. Fraser S. J. Fuller M. J. Smith K. Beyreuther A. I. Bush C. L. Masters Ann. Neurol. 1999 46 860 866
27. D. M. Walsh I. Klyubin J. V. Fadeeva W. K. Cullen R. Anwyl M. S. Wolfe M. J. Rowan D. J. Selkoe Nature 2002 416 535 539
28. H. Jang J. Zheng R. Nussinov Biophys. J. 2007 93 1938 1949
29. D. M. Walsh D. M. Hartley Y. Kusumoto Y. Fezoui M. M. Condron A. Lomakin G. B. Benedek D. J. Selkoe D. B. Teplow J. Biol. Chem. 1999 274 25945 25952
30. C. Nilsberth A. Westlind-Danielsson C. B. Eckman M. M. Condron K. Axelman C. Forsell C. Stenh J. Luthman D. B. Teplow S. G. Younkin J. Naslund L. Lannfelt Nat. Neurosci. 2001 4 887 893
31. Y. H. Chong Y. J. Shin Y. H. Sun Mol. Pharmacol. 2003 63 690 698
32. S. Barghorn V. Nimmrich A. Striebinger C. Krantz P. Keller B. Janson M. Bahr M. Schmidt R. S. Bitner J. Harlan E. Barlow U. Ebert H. J. Hillen J. Neurochem. 2005 95 834 847
33. M. Wogulis S. Wright D. Cunningham T. Chilcote K. Powell R. E. Rydel J. Neurosci. 2005 25 1071 1080
34. C. Haass D. J. Selkoe Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2007 8 101 112
35. W. Chun J. E. Shea Curr. Opin. Struct. Biol. 2011 21 209 220
36. A. Caflisch Curr. Opin. Chem. Biol. 2006 10 437 444
37. B. Ma R. Nussinov Curr. Opin. Chem. Biol. 2006 10 445 452
38. S. Kim T. Takeda D. K. Klimov Biophys. J. 2010 99 1949 1958
39. M. G. Krone L. Hua P. Soto R. Zhou B. J. Berne J. E. Shea J. Am. Chem. Soc. 2008 130 11066 11072
40. B. Strodel J. W. L. Lee C. S. Whittleston D. J. J. Wales J. Am. Chem. Soc. 2010 132 13300 13312
41. Y. Xu J. Shen X. Luo W. Zhu K. Chen J. Ma H. Jiang Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 5403 5407
42. J. A. Lemkul D. R. Bevan Arch. Biochem. Biophys. 2008 470 54 63
43. L. N. Zhao S. W. Chiu J. Benoit L. Y. Chew Y. Mu J. Phys. Chem. B 2011 115 12247 12256
44. K. Matsuzaki Biochim. Biophys. Acta 2007 1768 1935 1942
45. M. D. Kirkitadze M. M. Condron D. B. Teplow J. Mol. Biol. 2001 312 1103 1119
46. C. H. Davis M. L. Berkowitz J. Phys. Chem. B 2009 113 14480 14486
47. B. Ma R. Nussinov J. Mol. Biol. 2012 421 172 184
48. F. Tofoleanu N. V. Buchete J. Mol. Biol. 2012 421 572 586
49. X. Yu J. Zheng J. Mol. Biol. 2012 421 561 571
50. T. Murtola A. Bunker I. Vattulainen M. Deserno M. Karttunen Phys. Chem. Chem. Phys. 2009 11 1869 1892
51. A. J. Rzepiela L. V. Schafer N. Goga H. J. Risselada A. H. De Vries S. J. Marrink J. Comput. Chem. 2010 31 1333 1343
52. K. Kaszuba T. Rog K. Bryl I. Vattulainen M. Karttunen J. Phys. Chem. B 2010 114 8374 8366
53. B. Hess C. Kutzner D. Van der Spoel E. Lindahl J. Chem. Theory Comput. 2008 4 435 447
54. J. Wong-ekkabut M. S. Miettinen C. Dias M. Karttunen Nat. Nanotechnol. 2010 5 555 557
55. C. Oostenbrink T. A. Soares N. F. van der Vegt W. F. van Gunsteren Biophys. J. 2005 34 273 284
56. J. Wong-ekkabut M. Karttunen J. Chem. Theory Comput. 2012 8 2905 2011
57. E. A. Cino W. Y. Choy M. Karttunen J. Chem. Theory Comput. 2012 8 2725 2740
58. L. Monticelli S. Kandasamy X. Periole R. Larson D. P. Tieleman S. J. Marrink J. Chem. Theory Comput. 2008 4 819 834
59. S. J. Marrink H. J. Risselada S. Yefimov D. P. Tieleman A. H. de Vries J. Phys. Chem. B 2007 111 7812 7824
60. S. J. Marrink A. H. de Vries A. E. Mark J. Phys. Chem. B 2004 108 750 760
61. Martini Biomolecular Forcefield for Coarse Grained Simulations: On-line resource for parameters at http://md.chem.rug.nl/cgmartini/index.php/downloads/ example-applications
62. H. J. C. Berendsen J. P. M. Postma W. F. van Gunsteren A. DiNola J. R. Haak J. Chem. Phys. 1984 81 3684 3690
63. H. J. C. Berendsen, J. P. M. Postma, W. F. van Gunsteren and J. Hermans, in Interaction Models for Water in Relation to Protein Hydration, in Intermolecular Forces, ed., B. Pullman, D. Reidel Publishing Company, Dordrecht, 1981, pp. 331-342
64. S. A. Nose J. Chem. Phys. 1984 81 511
65. W. Hoover Phys. Rev. A 1985 31 1695 1697
66. M. Parrinello A. Rahman J. Appl. Phys. 1981 52 7182 7190
67. T. Darden D. York L. Pedersen J. Chem. Phys. 1993 98 10089
68. B. Strodel J. W. L. Lee C. S. Whittleston D. J. Wales J. Am. Chem. Soc. 2010 132 13300 13312
69. M. F. M. Sciacca S. A. Kotler J. R. Brender J. Chen D. K. Lee A. Ramamoorthy Biophys. J. 2012 103 702 710
70. T. Luhrs C. Ritter M. Adrian D. Riek-Loher B. Bohrmann H. Dobeli D. Schubert R. Riek Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 17342 17347
71. H. Jang J. Zheng R. Nussinov Biophys. J. 2007 93 1938 1949
72. A. Sajith S. A. Jayasinghe R. Langen Biochim. Biophys. Acta 2007 1768 2002 2009
73. P. T. Wong J. A. Schauerte K. C. Wisser H. Ding E. L. Lee D. G. Steel A. Gafni J. Mol. Biol. 2009 386 81 96
74. Y. Hatwalne M. Muthukumar Phys. Rev. Lett. 2010 105 107801
75. R. Ghafouri R. Bruinsma Phys. Rev. Lett. 2005 94 138101
76. S. Zhao S. Zhang Z. Yao L. Zhang Phys. Rev. E: Stat., Nonlinear, Soft Matter Phys. 2006 74 032801
77. L. D. Landau and E. M. Lifsits, Theory of Elasticity, 1985, Pergamon Press, New York
78. P. Meleard C. Gerbeaud T. Pott L. Fernandez-Puente I. Bivas M. D. Mitov J. Dufourcq P. Bothorel Biophys. J. 1997 72 2616
79. M. F. Brown R. L. Thurmond S. W. Dodd D. Otten K. Beyer J. Am. Chem. Soc. 2002 124 8471 8484
80. P. Jianjun S. Tristram-Nagle N. Kucerka J. F. Nagle Biophys. J. 2008 94 117 124
81. V. A. Bloomfield, in: On-Line Biophysics Textbook, ed., T. M. Schuster, Biophysical Society., 2000
82. U. Seifert and R. Lipowsky, in: Handbook of Biological Physics, ed., R. Lipowsky, and, E. Sackmann, Elsevier, New York, 1995
83. A. A. Gurtovenko I. Vattulainen J. Phys. Chem. B 2007 111 13554
84. W. F. D. Bennet J. L. MacCallum D. P. Tieleman J. Am. Chem. Soc. 2009 131 1972
85. S. Jo H. Rui J. B. Lim J. B. Klauda W. Im J. Phys. Chem. B 2010 114 13342
86. G. Parisio M. M. Sperotto A. Ferrarini J. Am. Chem. Soc. 2012 134 12198
87. A. Kessel K. Schulten N. Ben-Tal Biophys. J. 2000 79 2322
88. A. Kessel K. S. Cafiso N. Ben-Tal Biophys. J. 2000 78 571
89. C. L. Dias M. Karttunen H. S. Chan Phys. Rev. E: Stat. Phys., Plasmas, Fluids, Relat. Interdiscip. Top. 2011 84 041931